工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)

1、所處位置玄:課前回顧i課前回顧/工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)由哪幾部 分組成？/工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動方式， 常見的有哪幾種？it玄章節(jié)目錄2.1工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)組成2.1.1操作機(jī)2丄2控制器2.1.3示教器2.2工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)課堂認(rèn)知2.3工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動控制2.3.1機(jī)器人運(yùn)動學(xué)問題 232機(jī)器人的點(diǎn)位運(yùn)動02.3.3機(jī)器人的位置控制.yj 訂所處位置i學(xué)習(xí)目標(biāo)熟悉工業(yè)機(jī)器人的常 見技術(shù)指標(biāo)返回目錄a能夠掌握工業(yè)機(jī)器人 的技術(shù)指標(biāo)的含義a能夠正確識別工業(yè)機(jī) 器人的點(diǎn)位運(yùn)動和連 續(xù)路徑運(yùn)動專2. 2工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)反映機(jī)器人的課 堂 認(rèn) 知一般都有：自由度工作空間適用范圍和工作性能

2、。相關(guān)術(shù)語及性能指標(biāo)一.關(guān)節(jié)(joint):即運(yùn)動副，允許機(jī)器人手臂各零件之 間發(fā)生相對運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。 ®血華數(shù)機(jī)器人二.連桿(link):機(jī)器人手臂上被相鄰兩關(guān)節(jié)分開的部分。三、剛度(stiffness):機(jī)身或臂部在外力作用下抵抗變形 的能力。它是用外力和在外力作用方向上的變形量(位移) 之比來度量。- ii一 _是不是自由度 越多越好呢？機(jī)器人的自由度越多， 就越能接近人手的動作 機(jī)能，通用性就越好； 但是自由度越多，結(jié)構(gòu) 越復(fù)雜，對機(jī)器人的整 體要求就越高，這是機(jī) 器人設(shè)計(jì)中的一個矛盾。2、額定負(fù)載 也稱持重。正常操作條件下，作用 于機(jī)器人手腕末端，不會使機(jī)器人性能降低的最 夫

3、載荷。目前，使用的工業(yè)機(jī)器人負(fù)載范圍可從05炮直實(shí)際位賈!給定垃羞至 800kg o 3、工作精度if7/反飼尺分矯率目前,工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)精度可達(dá)土 0.01- ±0.5mm o依據(jù)作業(yè)任務(wù)和末端持重不同，機(jī)器人 重復(fù)精度亦不同。工業(yè)機(jī)器人典型行業(yè)應(yīng)用的工作精度作業(yè)任務(wù)額定負(fù)載（kg ）重復(fù)定位精度（mm）搬運(yùn)5200± 0.2± 0.5碼垛50-800± 0.5點(diǎn)焊50350± 02± 0.3弧焊320土 0.08- 土噴涂5200j± 02± 0.5裝配25土 002 ±610土 0.06土10 2

4、0土 0.06土4、工作空間也稱工作范圍、工作行程。工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)時(shí)， 其手腕參考點(diǎn)或末端操作器安裝點(diǎn)（不包括末端操作器） 所能掠過的空間，一般不包括末端操作器本身所能到達(dá) 的區(qū)域。目前，單體工業(yè)機(jī)器人本體的工作范圍可達(dá)3.5 m左右。a）垂直串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)器人motoman mh3fu-ajos i唄、.b）水平串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)器人motoman mpp3s/s-ams |%nt icdtaxk /i1i0sao1c）并聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)器人motoman mys650l不同木體結(jié)構(gòu)yaskawa機(jī)器人匸作范圍5、工作速度機(jī)器人在工作載荷條 件下、勻速運(yùn)動過程中，機(jī)械接口中 心或工具中心點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)

5、所移動的距離或轉(zhuǎn)動的角度機(jī)器人的運(yùn)動速度是指單關(guān)節(jié)速度；最大工作速度通常指機(jī)器人手腕中心的最大速度。這在生產(chǎn)中是影響生產(chǎn)效率的重要指標(biāo)。* * *2.3工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動控制所處位置2.3.1機(jī)器人運(yùn)動學(xué)問題rr堂認(rèn)知工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)可看作是一個開鏈?zhǔn)蕉噙B桿 機(jī)構(gòu)，始端連桿就是機(jī)器人的基座，末端連桿與 工具相連，相鄰連桿之間用一個關(guān)節(jié)（軸）連接 在一起。對于一個6自由度工業(yè)機(jī)器人，它由6個 連桿和6個關(guān)節(jié)（軸）組成。編號時(shí)，基座稱為連 桿0,不包含在這6個連桿內(nèi)，連桿1與基座由關(guān) 節(jié)1相連，連桿2通過關(guān)節(jié)2與連桿1相連，依此 類推。返回目錄返回目錄返回目錄a）實(shí)物圖連桿6連桿5連桿4連桿3連桿1

6、b）機(jī)構(gòu)簡圖返回目錄工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)返回目錄2.3.1機(jī)器人運(yùn)動學(xué)問題i課堂認(rèn)知（1）運(yùn)動學(xué)正冋題 對給定的機(jī)器人操作機(jī), 對于參考坐標(biāo)系的位姿， where 問題）。己知各關(guān)節(jié)角矢量，求末玄而執(zhí)行器相 稱之為正向運(yùn)動學(xué)（運(yùn)動學(xué)正解或機(jī)器人示教 時(shí)，機(jī)器人 控制器即逐 點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動 學(xué)正解運(yùn)算。z a運(yùn)動學(xué)疋問題（示塑返回目錄（2）運(yùn)動學(xué)逆問題對給定的機(jī)器人操作機(jī)，已知末端執(zhí)行器在參考坐標(biāo)系中 的初始位姿和目標(biāo)（期望）位姿，求各關(guān)節(jié)角矢量，稱之 為逆向運(yùn)動學(xué)（運(yùn)動學(xué)逆解或how問題）。how do i put my hand here?機(jī)器人再現(xiàn)時(shí)， 機(jī)器人控制器即 逐點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動學(xué) 逆解運(yùn)算，并

7、將 矢量分解到操作 機(jī)各關(guān)節(jié)。2.3.2機(jī)器人的點(diǎn)位運(yùn)動和連續(xù)路徑運(yùn)動(1) 點(diǎn)位運(yùn)動(point to point, ptp ) ptp運(yùn)動只關(guān)心機(jī)器人末 i端執(zhí)行器運(yùn)動的起點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)位姿，不關(guān)心這兩點(diǎn)之間的運(yùn)動軌跡。課 堂 認(rèn) 知工業(yè)機(jī)器人ptp運(yùn)動和cp運(yùn)動亠 ilsfibfinbiifiilifemmiibiambiihiiti adhfimbmiiifeitiriiiiami(2) 連續(xù)路徑運(yùn)動(continuous path, cp ) cp運(yùn)動不僅關(guān)心機(jī) 器人末端執(zhí)行器達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的精度，而且必須保證機(jī)器人能沿 所期望的軌跡在一定精度范圍內(nèi)重復(fù)運(yùn)動。232機(jī)器人的點(diǎn)位運(yùn)動和連續(xù)路徑

8、運(yùn)動所處位置i課堂認(rèn)知機(jī)器人cp運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)是以點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動為基礎(chǔ),通過在相鄰兩點(diǎn)之間采用滿足精度要求的直線或 圓弧軌跡插補(bǔ)運(yùn)算即可實(shí)現(xiàn)軌跡的連續(xù)化。機(jī)器人再現(xiàn)時(shí)主控制器（上位機(jī)從）存儲器中逐點(diǎn)取 出各示教點(diǎn)空間位姿坐標(biāo)值，通過對其進(jìn)行直線 或圓弧或插補(bǔ)運(yùn)算，生成相應(yīng)路徑規(guī)劃，然后把各插補(bǔ)點(diǎn)的位姿坐標(biāo)值通過運(yùn)動學(xué)逆解運(yùn)算轉(zhuǎn)換成關(guān)節(jié)角度值，分送機(jī)器人各關(guān)節(jié)或關(guān)節(jié)控制器 （下位機(jī)）。軌跡 示教點(diǎn)位姿工業(yè)機(jī)器人的連續(xù)路徑運(yùn)動聽處位置2.3.3機(jī)器人的位置控制實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的位置控制是工業(yè)機(jī)器人的基本控制任務(wù)。 關(guān)節(jié)控制器（下位機(jī)）是執(zhí)行計(jì)算機(jī)，負(fù)責(zé)伺服電機(jī)的閉環(huán) 控制及實(shí)現(xiàn)所有關(guān)節(jié)的動作協(xié)調(diào)。位置調(diào)節(jié)器速度

9、調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器功率放大關(guān)節(jié)控制器.一 r, r 廠.+令丁電流反饋期望¥7光電碼盤位置反饋速度反饋所處位置i擴(kuò)展與提高機(jī)器人的核心技術(shù)是運(yùn)動控制技術(shù)，目前工業(yè)機(jī)器人采用 的電氣驅(qū)動主要有步進(jìn)電動機(jī)和伺服電動機(jī)兩類。1步連電動機(jī)系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán) 控制精密驅(qū)動元彳牛，分為反應(yīng)式弟進(jìn)電機(jī)*永磁式步建電 機(jī)和混合式步進(jìn)電機(jī)三種，其中混合式步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為 廣泛，是一種精度高、控制簡單、成本低廉的驅(qū)動方案。:*匕迓一一二y匡么-9 .上產(chǎn)“伺服電機(jī)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收 到的電信號轉(zhuǎn)換成電機(jī)軸上的角位移或角速度輸出，可分為 直流和交

10、流伺服電機(jī)兩大類。特點(diǎn)：當(dāng)信號電壓為零時(shí)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增 加而勻速下降。優(yōu)點(diǎn)：無電刷和換向器，工作可靠，對維護(hù)和保養(yǎng)要求低; 定子繞組散熱比較方便； 慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性； 適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)；一何一服電機(jī)與何服驅(qū)動器 同功率下有較小的體積和重量。所處位置代本章小結(jié)i本章小結(jié)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分稱為操作機(jī)。通常用自由度、 工作空間、額定負(fù)載、定位精度、重復(fù)定位精度和最大工作速 度等技術(shù)指標(biāo)來表征工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的性能。工業(yè)機(jī)器人通常由操作機(jī)、控制器和示教器三部分組成。操 作機(jī)是機(jī)器人賴以完成各種作業(yè)的主體部分，一般由機(jī)械臂、驅(qū) 動-傳動裝置以及內(nèi)部傳感器等組成?？?/p>

11、制器是完成機(jī)器人控制 功能的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，一般由控制計(jì)算機(jī)和伺服控制器組成。示教器 是機(jī)器人的人機(jī)交互接口，主要由顯示屏和按鍵組成。工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動控制是指工業(yè)機(jī)器人的末端執(zhí)行器從 一點(diǎn)移動到另一點(diǎn)的過程中，常采用點(diǎn)位(ptp)控制和連 續(xù)路徑(cp )控制兩種方式。所處位置(1) 通常作為機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)，反映了機(jī)器人動作的靈活性，w用軸的直線移動、擺動或旋轉(zhuǎn)動作的數(shù)目來表示。(2) 工業(yè)機(jī)器人主要由、和組成。下圖中1表i思考練習(xí)題2圖示 ；2表示； 3表示和4表示(3) 工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動控制主要是實(shí)現(xiàn)和兩種。當(dāng)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動控制時(shí)，末端執(zhí)行器既要保證運(yùn)動的起點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)位姿，而且必須保證機(jī)器人能

12、沿所期望的軌跡在一定精度范圍內(nèi)運(yùn)動。(4) 對給定的機(jī)器人操作機(jī)，己知各關(guān)節(jié)角矢量，求末端執(zhí)行器相對于參 考坐標(biāo)系的位姿，稱之為運(yùn)動學(xué)。2、選擇旳處位置(1) 操作機(jī)是工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械主體，是用于完成各種作業(yè)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它主 要哪幾部分組成？()機(jī)械臂；驅(qū)動裝置；傳動單元；內(nèi)部傳感器a.b.c.d.i田心考紛習(xí)(2) 示教器也稱示教編程器或示教盒，主要由液晶屏幕和操作按鍵組成，可由 操作者手持移動。它是機(jī)器人的人機(jī)交互接口，試問以下哪些機(jī)器人操作可通 過示教器來完成？()。點(diǎn)動機(jī)器人；編寫、測試和運(yùn)行機(jī)器人程序；設(shè)定機(jī)器人參數(shù)；查 閱機(jī)器人狀態(tài)a.b.c.d.3、判斷(1) 機(jī)器人手臂是連接機(jī)身和手腕的部分。它是執(zhí)行結(jié)構(gòu)中的主要運(yùn)動部件，主 要用于改變手腕和末端執(zhí)行器的空間位置，滿足機(jī)器人的作業(yè)空間，并將各種載 荷傳遞到機(jī)座。()(2) 除個別運(yùn)動精度不高、重負(fù)載或有防爆要求的機(jī)器人采用液壓、氣壓驅(qū)動外, 工業(yè)機(jī)器人冃前